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JPH07206936A - Copolymer of ethylene oxide with at least one substituted oxirane having crosslinking function, its production, and its use for production of ionically conductive substance - Google Patents

Copolymer of ethylene oxide with at least one substituted oxirane having crosslinking function, its production, and its use for production of ionically conductive substance

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Publication number
JPH07206936A
JPH07206936A JP6304903A JP30490394A JPH07206936A JP H07206936 A JPH07206936 A JP H07206936A JP 6304903 A JP6304903 A JP 6304903A JP 30490394 A JP30490394 A JP 30490394A JP H07206936 A JPH07206936 A JP H07206936A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
copolymer
unit
function
chr
free radical
Prior art date
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Pending
Application number
JP6304903A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Paul-Etienne Harvey
アルベ ポール−エティエンヌ
Jean-Yves Sanchez
サンシェ ジャン−イブ
Fannie Alloin
アロワ ファニー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydro Quebec
Original Assignee
Hydro Quebec
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydro Quebec filed Critical Hydro Quebec
Publication of JPH07206936A publication Critical patent/JPH07206936A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
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    • C08G65/14Unsaturated oxiranes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

PURPOSE: To obtain a copolymer of ethylene oxide with at least one oxirane having a crosslinking function, a process for producing the same, and its use for the production of a solid electrolyte having good mechanical properties, good cationic conductivity, and good chemical compatibility in relation to the electrode of a generator acting on an alkali metal such as lithium or sodium.
CONSTITUTION: There is provided a copolymer having a chain comprising ethylene oxide, i.e., O-CH2-CHR units (wherein R is a substituent having reactivity; this substituent has the function of crosslinking by a free radical process, provided that R in one unit may be different from R in another unit), and optionally, O-CH2-CHR' units (wherein R' is a substituent having the function of crosslinking by a free radical process and containing a nonreactive function, provided that R' in one unit may be different from R' in another unit), or the like, and having an excellent polymolecularity index I=Mp/Mn and a statistical distribution of different monomer units.
COPYRIGHT: (C)1995,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、酸化エチレンと架橋性
可能な機能を有する少なくとも1個の置換オキシランと
の共重合体、その製造方法、及びリチウムやナトリウム
などのアルカリ金属で作用する発生機の電極に対して良
好な機械特性、良好な陽イオン伝導性及び良好な化学的
適合性を有する固体電解質を製造するための共重合体の
使用に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a copolymer of ethylene oxide and at least one substituted oxirane having a crosslinkable function, a method for producing the same, and a generator acting with an alkali metal such as lithium or sodium. The use of the copolymers for producing solid electrolytes having good mechanical properties, good cation conductivity and good chemical compatibility for the electrodes.

【0002】[0002]

【従来技術】イオン伝導性材料を製造するために溶媒型
重合体を使用することが知られている。酸化エチレン又
はジオキソランの重合体は、溶媒型陽イオン、特に重合
体電解質リチウム電池型の再充電可能な電気化学的発生
器中に存在する例えばLi+イオンなどのアルカリ陽イ
オンの重合体である。しかしながら、これらの重合体は
半結晶質であり、変化する結晶度率が重合体の分子量の
機能を有している。物質の導電性を減少させることの重
要性として重合体のこの半結晶質特性は重合体中に存在
している。
It is known to use solvent-based polymers for producing ion-conducting materials. Polymers of ethylene oxide or dioxolane are polymers of solvent-type cations, in particular alkali cations, such as Li + ions, which are present in polymer electrolyte lithium battery type rechargeable electrochemical generators. However, these polymers are semi-crystalline and the varying degree of crystallinity has a function of the molecular weight of the polymer. This semi-crystalline character of the polymer exists in the polymer as important to reducing the conductivity of the material.

【0003】次に、可能な限り不規則な間隔で高分子鎖
中に不規則性を導入することによって、重合体の溶媒和
特性及び電気化学的安定性に影響を及ぼすことなく、半
結晶質重合体の結晶度を減少させることが可能なことが
判明している。しかしながら、半結晶質重合体、例えば
不規則性を示す単位であるポリオキシエチレン(PO
E)などの高分子を導入すること、言い換えれば、共重
合体又は重縮合体によって半結晶質重合体を置換するこ
とは、例えば高温で分子量や機械的特性を減少させるこ
とによって、しばしば行われていることが確認されてい
る。
Secondly, by introducing irregularities into the polymer chains at irregular intervals as much as possible, the semi-crystalline material is obtained without affecting the solvation properties and electrochemical stability of the polymer. It has been found possible to reduce the crystallinity of the polymer. However, semi-crystalline polymers such as polyoxyethylene (PO
The introduction of macromolecules such as E), in other words the replacement of semi-crystalline polymers by copolymers or polycondensates, is often carried out, for example by reducing the molecular weight and mechanical properties at elevated temperatures. Have been confirmed.

【0004】この試みを重合体に導入することによって
上記の不都合を克服することが行われ、構成単位が架橋
性共重合体によって三次元網状構造の生成を可能として
いる。電気化学的な安定性の要求によって課せられる抑
制のために、架橋性を可能にする特に好ましい単位はア
リル結合又はビニル結合などのような不飽和炭素/炭素
を含むものの中から選ばれる。このような単位を共重合
体に導入することによって、更に高分子鎖上に、種々の
基、例えばイオン基を固定することができる。
[0004] By introducing this approach into polymers, the above-mentioned disadvantages have been overcome and the constitutional units allow the formation of three-dimensional networks by means of crosslinkable copolymers. Due to the constraints imposed by the electrochemical stability requirements, particularly preferred units that allow crosslinkability are selected among those containing unsaturated carbon / carbons such as allyl or vinyl bonds. By introducing such a unit into the copolymer, various groups such as ionic groups can be further immobilized on the polymer chain.

【0005】酸化エチレンと、例えばアルキルアルミニ
ウム又はアルキル亜鉛などの非アルカリ金属及び非アル
カリ土類金属の有機金属誘導体をベースにした開始剤を
利用した配位重合によって不飽和置換基を有するオキシ
ランとから共重合体を製造することが知られている。こ
の重合型は、少量の不純物が存在しても不安定でない。
しかしながら、異なるコモノマーの反応性は、これらの
立体障害に依存している。このように、酸化エチレン
と、飽和基(例えば、酸化プロピレン)を有するオキシ
ラン又は不飽和基(例えば、アリルグリシジルエーテ
ル)を有するオキシランとの共重合体を製造する場合に
は、酸化エチレンの重合収率は100%に近いが、10
00を超える高い分子量を有する共重合体における置換
オキシランの重合収率は60%しかない。加えて、酸化
エチレンは重合の初期に好ましく消費される。モノマー
の反応性が異なることによって重合の初期で形成される
共重合体は多数の酸化エチレンを含み、更に重合反応の
中期又は終期に形成される共重合体より高い分子量を有
する。このように配位重合によって形成される共重合体
は、結晶質であり、かつ分子量の高い不均質性を呈する
ポリ(オキシエチレン)の長い配列を有する。
From ethylene oxide and oxiranes having unsaturated substituents by coordination polymerization using initiators based on organometallic derivatives of non-alkali and non-alkaline earth metals such as alkylaluminum or alkylzinc. It is known to produce copolymers. This polymer is not unstable in the presence of small amounts of impurities.
However, the reactivity of different comonomers depends on these steric hindrances. Thus, when a copolymer of ethylene oxide and an oxirane having a saturated group (eg, propylene oxide) or an oxirane having an unsaturated group (eg, allyl glycidyl ether) is produced, the polymerization yield of ethylene oxide is The rate is close to 100%, but 10
Polymerization yields of substituted oxiranes in copolymers with high molecular weight above 00 are only 60%. In addition, ethylene oxide is preferably consumed early in the polymerization. The copolymer formed in the early stage of the polymerization due to the different reactivity of the monomer contains a large number of ethylene oxide, and has a higher molecular weight than the copolymer formed in the middle or end of the polymerization reaction. The copolymer thus formed by coordination polymerization is crystalline and has a long sequence of poly (oxyethylene) which exhibits high molecular weight heterogeneity.

【0006】イオン重合によって酸化エチレン又は酸化
プロピレンなどの飽和オキシラン類を重合させることが
知られている。この重合が水溶液又はエチレングリコー
ルなどのプロトン性溶液中で水酸化ナトリウム又は水酸
化カリウム型の開始剤によって行われる場合には、この
溶液中で幾つかの連鎖移動反応が起こり、しかも得られ
る分子量は著しく低下する。オキシラン類のイオン重合
が陽イオンを溶媒和化する非プロトン性溶媒中でカリウ
ムアルコラート又はセシウムアルコラート型の開始剤の
存在下、又はクラウン−エーテルなどの錯試薬の存在下
で行われる場合には、エチレンオキシドはリビング重合
を受け、言い換えれば、数平均重合度(DPn)が転化
速度を増加させ、分子量の分布が小さくなり、多分子性
指標I=Mp/Mnは1に近くなり、実質的に連鎖移動
反応及び停止反応が起こらなくなる。これらの条件下で
行われるイオン重合は、その重合体が酸化エチレンの場
合には大きな量を得ることを可能とする。
It is known to polymerize saturated oxiranes such as ethylene oxide or propylene oxide by ionic polymerization. If the polymerization is carried out in aqueous solution or in a protic solution such as ethylene glycol with a sodium or potassium hydroxide type initiator, some chain transfer reactions occur in this solution and the molecular weight obtained is Markedly reduced. When the ionic polymerization of oxiranes is carried out in the presence of a potassium alcoholate or cesium alcoholate-type initiator in an aprotic solvent that solvates cations, or in the presence of a complex reagent such as crown-ether, Ethylene oxide undergoes living polymerization, in other words, the number average degree of polymerization (DPn) increases the conversion rate, the distribution of molecular weight becomes smaller, the polymolecularity index I = Mp / Mn becomes close to 1, and the chain Transfer and termination reactions will not occur. Ionic polymerization carried out under these conditions makes it possible to obtain large amounts when the polymer is ethylene oxide.

【0007】しかしながら、置換オキシラン型のモノマ
ーと共に使用した場合には、今日までオリゴマーを得る
ことしかできなかった。例えば、カリウムテルトブタノ
レートと共に開始される酸化スチレンの重合は、100
0gの量を有するポリ(オキシスチレン)を与え、且つ
ポリ(オキシプロピレン)鎖の成長は、モノマーに対す
る連鎖移動反応によって阻止される〔D-M Simons and
J.J. Verbane 、J.Polym. Sc. 1960 、44 、303 〕。
However, when used together with a substituted oxirane type monomer, only an oligomer has been obtained to date. For example, the polymerization of styrene oxide initiated with potassium tert-butanolate is 100
Giving poly (oxystyrene) with an amount of 0 g, and the growth of poly (oxypropylene) chains is blocked by the chain transfer reaction on the monomer [DM Simons and
JJ Verbane, J. Polym. Sc. 1960, 44 , 303].

【0008】また、モノマーがフェニルグリシジルエー
テルの場合には、ポリマーの成長はモノマーに対する連
鎖移動反応によって急速に阻止される〔C.C. Price、Y.
Atarachi、R.Yamamoto、J.Poly. Sci. PartAl、1969、
7 569〕。陰イオン重合の略定量的な変換速度を伴うと
いう利点にもかかわらず、従来技術は酸化エチレンに対
してのみ重合の強い特性を示す。
When the monomer is phenylglycidyl ether, the growth of the polymer is rapidly stopped by the chain transfer reaction with the monomer [CC Price, Y.
Atarachi, R. Yamamoto, J. Poly. Sci. PartAl, 1969,
7 569]. Despite the advantages of anionically polymerized with a nearly quantitative conversion rate, the prior art shows strong properties of polymerisation only for ethylene oxide.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、酸化エチレ
ンと遊離基プロセスによって架橋反応性機能を有する少
なくとも1個の置換オキシランとの共重合体を提供する
ことを目的とし、また本発明は、この共重合体がガラス
転移温度Tgを減少させる多数の架橋点によってイオン
伝導性を減少させることなく、ポリ(オキシアルキレ
ン)型の既知の共重合体から得られる材料と比較して機
械特性が改良されたイオン伝導材料を得ることを可能と
することを目的とし、更に本発明は、この材料を電解質
として使用した場合に発生器の電極として優れた化学適
合性を示すイオン伝導材料を提供することを目的とす
る。
The object of the present invention is to provide a copolymer of ethylene oxide and at least one substituted oxirane having a crosslinking reactivity function by a free radical process. The copolymer has improved mechanical properties compared to materials obtained from known copolymers of the poly (oxyalkylene) type, without reducing ionic conductivity due to multiple cross-linking points that reduce the glass transition temperature Tg. It is an object of the present invention to provide an ion-conducting material which has excellent chemical compatibility as an electrode of a generator when the material is used as an electrolyte. With the goal.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、酸化エ
チレン単位、−O−CH2 −CHR−単位(式中、Rは
遊離基プロセスによって架橋可能な反応機能を有する置
換基であり、Rはある単位と他の単位とが異なることが
できる)、及び必要に応じて−O−CH2 −CHR’単
位(式中、R’は遊離基プロセスによって架橋可能であ
る非反応機能を含む置換基であり、R’はある単位と他
の単位とが異なることができる)などを含む鎖を有する
共重合体であって、該共重合体が優れた重分子量率指標
I=Mp/Mn及び異なるモノマー単位の統計的分布を
有することを特徴とする共重合体を提供することにあ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ethylene oxide unit, an —O—CH 2 —CHR— unit (wherein R is a substituent having a reactive function capable of crosslinking by a free radical process, R may differ from one unit to another), and optionally a —O—CH 2 —CHR ′ unit, where R ′ contains a non-reactive function that is crosslinkable by a free radical process. R'is a substituent, and R'may be different from one unit to another unit) and the like, and the polymer has an excellent heavy molecular weight ratio index I = Mp / Mn. And a copolymer having a statistical distribution of different monomer units.

【0011】本発明の共重合体の中でも、これらの共重
合体はMn数における平均分子量20,000以上を有
し、特に100,000以上のMn分子数を有する共重
合体が特に興味深い。
Among the copolymers of the present invention, these copolymers have an average molecular weight of 20,000 or more in Mn number, and particularly Mn number of 100,000 or more is particularly interesting.

【0012】優れた重分子量率指標とは、2.2以下の
指標を意味する。一般に、本発明の共重合体は1.5〜
2.2の範囲にある重分子量率指標を有する。
An excellent index of heavy molecular weight means an index of 2.2 or less. Generally, the copolymers of the present invention will range from 1.5 to
It has a heavy molecular weight index in the range of 2.2.

【0013】異なる単位が本発明の共重合体の鎖中にラ
ンダムに配置される。しかしながら、同一のモノマー単
位の鎖によって構成される配列は、既知の方法、言い換
えれば、配位重合によって得られた共重合体よりも、よ
り規則的である。そのため、モノマーの相対比例にのみ
依存している配列の長さを予知することは比較的容易で
ある。
The different units are randomly arranged in the chain of the copolymer of the present invention. However, sequences composed of chains of identical monomer units are more regular than known methods, in other words copolymers obtained by coordination polymerization. As such, it is relatively easy to predict sequence lengths that depend only on the relative proportions of the monomers.

【0014】モノマー単位の統計的分布は、得られた共
重合体がグラフト化を受けることによってオキシラン単
位の置換基Rの反応性機能に基づくイオン基を固定する
場合に重要な指標である。イオン基の統計的分布は、共
重合体がイオン伝導材料として使用された場合には、イ
オンのための通過特性の生成を妨げるために重要であ
る。
The statistical distribution of the monomer units is an important index when the resulting copolymer undergoes grafting to fix an ionic group based on the reactive function of the substituent R of the oxirane unit. Statistical distribution of ionic groups is important to prevent the generation of passage properties for ions when the copolymer is used as an ion conducting material.

【0015】本発明の共重合体の−O−CH2 −CHR
−単位においては、遊離基プロセスによって架橋可能で
且つR基に存在している反応性機能は、不飽和炭素/炭
素結合に有利である。R基は、この場合、式CH2 =C
H−(CH2 )q−(O−CH2 )p(式中、1≦q≦
6、且つp=0又は1である)、又は式CH3 −(CH
2 )y −CH=CH−(CH2 )x−(OCH2 )p
(式中、0≦x+y≦5、且つp=0又は1である)を
有する具体的なラジカルの中から選ぶことができる。同
一の高分子鎖においては、不飽和基Rが全く同一でなく
とも良い。
The --O--CH 2 --CHR of the copolymer of the present invention
In the unit, the reactive function that is crosslinkable by the free radical process and that is present in the R group favors the unsaturated carbon / carbon bond. The R group in this case has the formula CH 2 ═C
H- (CH 2 ) q- (O-CH 2 ) p (wherein 1 ≦ q ≦
6 and p = 0 or 1), or the formula CH 3 — (CH
2) y -CH = CH- (CH 2) x- (OCH 2) p
It can be selected from the specific radicals having (where 0 ≦ x + y ≦ 5 and p = 0 or 1). In the same polymer chain, the unsaturated groups R do not have to be the same.

【0016】本発明の共重合体の−O−CH2 −CH
R’−単位においては、遊離基プロセスによって架橋可
能である非反応機能を有する置換基R’は、アルキル
基、好ましくは1〜16の炭素原子を有するアルキル
基、より好ましくは1〜8の炭素原子を有するアルキル
基の中から選ぶことができる。
The copolymer of the present invention --O--CH 2 --CH
In the R'-unit, the non-reactive substituent R'which is crosslinkable by a free radical process is an alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms. It can be selected from among alkyl groups having atoms.

【0017】更に、置換基R’は基−(CH2 )n−O
−((CH2 )m−O)p−CH3(式中、0≦n≦
4、1≦m≦4、且つ0≦p≦20、好ましくはn=
1、m=2且つ0≦p≦8である)などのアルコキシ基
の中から選ぶことができる。また、置換基R’はアルキ
ル(ペルフルオロアルキルスルホネート)エーテル基か
ら選ぶことができる。具体例としては、式−CH2 −O
−(CF2 )q−CF(Cr F2r+1 )−SO3 M(式
中、Mはアルカリ金属の陽イオンを示し、0≦q≦4、
好ましくはq=0又は1、且つ0≦r≦4、より好まし
くは0≦r≦3である)を有する基を挙げることができ
る。これらの範疇の好ましい基としては、−CH2 −O
−CF2 −CF2 −SO3M、−CH2 −O−CF2
CF(CF3 )−SO3 M、及び−CH2 −O−CF2
−SO3 Mを挙げることができる。
Further, the substituent R'is a group-(CH 2 ) n--O.
- ((CH 2) m- O) p-CH 3 ( wherein, 0 ≦ n ≦
4, 1 ≦ m ≦ 4, and 0 ≦ p ≦ 20, preferably n =
1, m = 2 and 0 ≦ p ≦ 8). Further, the substituent R ′ can be selected from an alkyl (perfluoroalkyl sulfonate) ether group. As a specific example, the formula —CH 2 —O
- (CF 2) q-CF (Cr F2r + 1) in -SO 3 M (wherein, M represents a cation of alkali metal, 0 ≦ q ≦ 4,
A group having q = 0 or 1 and 0 ≦ r ≦ 4, more preferably 0 ≦ r ≦ 3 can be mentioned. Preferred groups of these categories, -CH 2 -O
-CF 2 -CF 2 -SO 3 M, -CH 2 -O-CF 2 -
CF (CF 3) -SO 3 M , and -CH 2 -O-CF 2
Mention may be made of the -SO 3 M.

【0018】また、置換基R’は陰電荷がビス(トリフ
ルオロメチルスルフォニル)メチライド −C(SO2
CF3 2 M″カルバニオンによって生じる電気泳動機
能を含む基の中から選ぶことができる。これらの中で
も、特に−CH2 −C(SO2−CF3 2 M″及び−
(CH2 )s−SO2 −C(SO2 −CF3 2 M″
(式中、1≦s≦16、好ましくは0≦s≦8、M″は
金属陽イオン、特にアルカリ金属の陽イオンのような一
価の陽イオンである)を挙げることができる。−CH2
−C(SO2 −CF3 2 M″及び−(CH2 )s−S
2 −C(SO2 −CF3 2 M″基が特に好ましい。
同一の高分子鎖においては、全ての置換基R’は全く同
一でなくとも良い。
The substituent R'has a negative charge of bis (trifluoromethylsulfonyl) methylide-C (SO 2
CF 3 ) 2 M ″ can be selected from groups containing an electrophoretic function generated by a carbanion. Among these, —CH 2 —C (SO 2 —CF 3 ) 2 M ″ and —
(CH 2) s-SO 2 -C (SO 2 -CF 3) 2 M "
(Wherein 1 ≦ s ≦ 16, preferably 0 ≦ s ≦ 8, M ″ is a metal cation, particularly a monovalent cation such as an alkali metal cation). 2
-C (SO 2 -CF 3) 2 M " , and - (CH 2) s-S
O 2 -C (SO 2 -CF 3 ) 2 M " groups are particularly preferred.
In the same polymer chain, all the substituents R'may not be the same.

【0019】高いMn数の平均分子量、特に少なくとも
20,000、好ましくは少なくとも100,000を
有する本発明の共重合体は、2個の興味を有している。
一方は、これらの共重合体は、非架橋性状態において
は、従来の同型の共重合体より優れた固有の機械特性を
有している。これらの共重合体は架橋する前に薄いフィ
ルム形態で製造し、且つ取り扱うことができる。更に、
これらの共重合体は、発生器の部品を組み立てる場合に
弾性接着体又は接着剤として使用することができる。架
橋性が必要な場合には、架橋性機能をより低い割合で使
用することができる。
The copolymers of the invention having a high Mn number average molecular weight, in particular at least 20,000, preferably at least 100,000, are of two interest.
On the one hand, these copolymers, in the non-crosslinkable state, have unique mechanical properties which are superior to conventional homopolymers of the same type. These copolymers can be manufactured and handled in thin film form prior to crosslinking. Furthermore,
These copolymers can be used as elastic adhesives or adhesives when assembling generator parts. If crosslinkability is required, a lower proportion of crosslinkable function can be used.

【0020】もう一方は、高い分子量は重合開始剤をよ
り多く使用することを可能とし、しかもアルコラート類
やヒドロキシル類である停止反応機能の価数を制限す
る。少なくとも20,000の分子量を有する本発明の
共重合体においては、反応性化学群(停止機能、重合開
始剤、アルカリ金属に対して感受性がある架橋可能な機
能、電極内に拡散可能な光重量重合体)の濃度及び移動
度の二重の制限が重要である。この反応性化学群は、本
発明に従った共重合体を例えばアルカリ金属と共に操作
する発生器にイオン伝導材料として使用する場合に大き
な興味を示す。この場合において、共重合体を含むイオ
ン伝導材料のイオン伝導は、架橋の低速度がガラス転移
温度Tgにほとんど影響しないという理由から、架橋に
よって実質的に減少することはない。加えて、電解質と
して使用されるイオン伝導材料と発生器の電極との電気
化学的適合性は明らかに高い。
On the other hand, the high molecular weight makes it possible to use a larger amount of the polymerization initiator and limits the valence of the termination reaction function of alcoholates and hydroxyls. In the copolymers of the present invention having a molecular weight of at least 20,000, reactive chemical groups (termination function, polymerization initiator, alkali metal sensitive crosslinkable function, light weight diffusible in the electrode). The double limitation of the concentration and mobility of the polymer) is important. This group of reactive chemistries is of great interest when the copolymers according to the invention are used as ion-conducting materials in generators operating with, for example, alkali metals. In this case, the ionic conduction of the ion-conducting material containing the copolymer is not substantially reduced by the crosslinking, because the low rate of crosslinking has little effect on the glass transition temperature Tg. In addition, the electrochemical compatibility between the ion-conducting material used as the electrolyte and the electrodes of the generator is clearly high.

【0021】顕著な具体例として、本発明に従った共重
合体は、遊離基プロセスによって架橋可能な機能を有す
る、少なくとも70モル%のオキシレン単位、約2〜3
0モル%の飽和単位−O−CH2 −CHR’、及び約
0.05〜10モル%の−O−CH2 −CHR−単位を
含む。
As a notable embodiment, the copolymers according to the present invention have at least 70 mol% of oxylene units, about 2-3, having the function of being crosslinkable by a free radical process.
0 mol% of the saturation unit -O-CH 2 -CHR ', and about 0.05 to 10 mol% of -O-CH 2 -CHR- units.

【0022】本発明の共重合体は陰イオン共重合反応に
よって得られる。また、本発明の目的は、前記共重合体
の製造方法を提供することにある。
The copolymer of the present invention is obtained by an anionic copolymerization reaction. Moreover, the objective of this invention is providing the manufacturing method of the said copolymer.

【0023】本発明に従った共重合体の製造方法は、酸
化エチレンと1又は2以上の置換オキシラン(但し、少
なくとも1個有する置換基Rが遊離基プロセスによって
架橋可能な機能を含む)を中性溶媒中でイオン重合の開
始剤の存在下で反応させて、使用させるモノマー及び溶
媒が一定の湿度及び100ppm以下の不純物を有し、
重合反応に使用される反応器が湿度及び不純物の痕跡か
ら遊離していることを特徴とする。
The method for producing a copolymer according to the present invention comprises the steps of adding ethylene oxide and one or more substituted oxiranes (provided that at least one substituent R has a function capable of being crosslinked by a free radical process). Reacting in the presence of an ionic polymerization initiator in an organic solvent, the monomer and solvent used have a certain humidity and impurities of 100 ppm or less,
It is characterized in that the reactor used for the polymerization reaction is free from humidity and traces of impurities.

【0024】次に記載するように、遊離基プロセスによ
って架橋可能な機能を含む置換基を有するオキシラン
は、不飽和オキシランという言葉によって表現すること
ができる。非架橋性機能を含む置換基を有するオキシラ
ンは、飽和オキシランという言葉によって表現すること
ができる。
As described below, an oxirane having a substituent containing a function capable of being crosslinked by a free radical process can be represented by the term unsaturated oxirane. An oxirane having a substituent containing a non-crosslinking function can be represented by the term saturated oxirane.

【0025】重合開始剤は、重合開始剤がアルコラート
の形態又は例えばクラウン−エーテルなど錯体の金属形
態として使用されるアルカリ金属から選ばれる。アルカ
リ金属はセシウム及びカリウムの中から好ましく選ばれ
る。カリウムアルコレートは特に好ましい。
The polymerization initiator is selected from alkali metals in which the polymerization initiator is used in the form of alcoholate or in the metal form of a complex such as crown-ether. The alkali metal is preferably selected from cesium and potassium. Potassium alcoholate is particularly preferred.

【0026】開始剤がアルカリ金属又はアルカリ金属の
アルコレートである場合には、重合する際に使用される
中性溶媒は極性溶媒の中から選ばれる。極性溶媒の具体
例としては、THF、ジメトキシエタン及びジメチルス
ルフォキシドが挙げられる。しかしながら、酸化エチレ
ン及びオキシラン型のモノマーが極性であるという事実
に鑑みると、例えばTHFなどの極性溶媒を例えば1%
程度の少量を含む例えばトルエンなどの非極性溶媒を使
用することができる。
When the initiator is an alkali metal or an alkali metal alcoholate, the neutral solvent used in the polymerization is selected from polar solvents. Specific examples of polar solvents include THF, dimethoxyethane and dimethylsulfoxide. However, in view of the fact that the ethylene oxide and oxirane type monomers are polar, polar solvents such as THF are used at 1%
It is possible to use non-polar solvents, such as toluene, which contain minor amounts.

【0027】開始剤が例えばクラウン−エーテルなどの
錯試薬と共に使用される場合には、中性溶媒は極性溶媒
であっても良く、トルエンなどの非極性溶媒であっても
良い。
When the initiator is used with a complexing agent such as crown ether, the neutral solvent may be a polar solvent or a non-polar solvent such as toluene.

【0028】本発明の製造方法は少なくとも1個の不飽
和オキシランを用いて行われる。適当な不飽和オキシラ
ンの中から、次式:
The production method of the present invention is carried out using at least one unsaturated oxirane. From suitable unsaturated oxiranes, the following formula:

【化3】 を有するオキシラン(式中、Rは上記で限定したとうり
である)が挙げられる。アリルグリシルエーテル及びエ
ポキシヘキセンが特に好ましい不飽和オキシランであ
る。
[Chemical 3] And oxirane having R, where R is as defined above. Allyl glycyl ether and epoxy hexene are particularly preferred unsaturated oxiranes.

【0029】不飽和オキシランから誘導される単位の機
能は、共重合体が得られた後に共重合体の架橋を可能に
するか、例えば高分子鎖におけるイオン基を固定するた
めに置換基にグラフト反応を可能にする。
The function of the units derived from unsaturated oxiranes makes it possible to crosslink the copolymer after it has been obtained or to graft it onto substituents, for example for fixing ionic groups in the polymer chain. Allow the reaction.

【0030】重合するために使用されるモノマー及び溶
媒中にある少量の不純物は、分子篩でモノマー及び溶媒
を処理することによって、又は酸化エチレンの場合には
蒸留することによって得ることができる。
Small amounts of impurities in the monomers and solvents used to polymerize can be obtained by treating the monomers and solvents with molecular sieves or, in the case of ethylene oxide, by distillation.

【0031】不純物を除去するための反応器の前処理
は、例えば反応器を開始剤を含む溶液で洗浄し、かつ試
薬を導入する前に開始剤溶液を除去することによって行
うことができる。
Pretreatment of the reactor to remove impurities can be carried out, for example, by washing the reactor with a solution containing the initiator and removing the initiator solution before introducing the reagents.

【0032】本発明の製造方法を実施する場合には、反
応混合物は連鎖停止反応を生ずることができるように極
少量の不純物を含む。そのため、反応の収率は非常に高
く、100%に近い値に達する。このようにして得られ
た共重合体は、除去する必要のない程度の少量の残留モ
ノマー量を含むが、これは高い沸点(例えば、150℃
より高い)を有するモノマーを使用する場合に重要な利
点である。
When carrying out the process according to the invention, the reaction mixture contains a very small amount of impurities so that a chain termination reaction can take place. Therefore, the yield of the reaction is very high, reaching a value close to 100%. The copolymer thus obtained contains a small amount of residual monomer such that it does not need to be removed, but it has a high boiling point (eg 150 ° C.).
This is an important advantage when using a monomer having a higher).

【0033】また、本発明の製造方法は、酸化エチレン
と少なくとも1個の不飽和オキシラン及び少なくとも1
個の飽和オキシランとを共重合させるために使用するこ
とができる。共重合体に飽和オキシランを導入すること
によって、共重合体の結晶化度を減少させ、また変更さ
えさせることができ、更に共重合体の機械的特性を修正
させることができる。飽和オキシランとしては、次式:
Further, the production method of the present invention comprises ethylene oxide, at least one unsaturated oxirane and at least one unsaturated oxirane.
It can be used to copolymerize individual saturated oxiranes. By introducing saturated oxiranes into the copolymer, the crystallinity of the copolymer can be reduced or even modified, and the mechanical properties of the copolymer can be modified. The saturated oxirane has the following formula:

【化4】 (式中、R’は上記したとうりである)に相当するオキ
シランが挙げられる。
[Chemical 4] (In the formula, R ′ is the same as mentioned above) and oxirane corresponding thereto.

【0034】本発明の共重合体がイオン伝導材料を製造
するために使用される予定である場合には、高分子鎖の
停止反応機能を不活性化するために有効に使用すること
ができる(但し、この場合は高い分子量のために数多く
ない)。
When the copolymer of the present invention is to be used for producing an ion conductive material, it can be effectively used to inactivate the termination reaction function of the polymer chain ( However, in this case there are not many because of the high molecular weight).

【0035】停止機能は、一般にアルコラート類又はO
H機能であり、これらはリチウム電極に対して高い反応
性があり、且つ、重合体電解質/リチウム電極界面の分
解に対して貢献している。このように本発明の製造方法
は、停止機能が不活性化される付加工程を有効に含むこ
とができる。
The stopping function is generally an alcoholate or O.
H functions, which are highly reactive with lithium electrodes and contribute to the decomposition of the polymer electrolyte / lithium electrode interface. Thus, the manufacturing method of the present invention can effectively include the additional step of inactivating the stopping function.

【0036】この不活性化は次の反応式に従って2−ブ
ロモ−1−シアノ−エタンによって行うことができる。 PO- 、K+ +BrCH2 −CH2 −CN ⇒ PO−
CH2 −CH2 −CN+KBr(但し、PO- 、K+
不活性化されない共重合体を示す)
This inactivation can be carried out with 2-bromo-1-cyano-ethane according to the following reaction scheme. PO , K + + BrCH 2 —CH 2 —CN ⇒ PO−
CH 2 —CH 2 —CN + KBr (however, PO and K + are copolymers that are not inactivated)

【0037】また、停止機能の不活性化はメチル沃化塩
又はメチル硫酸塩によって行うことができる。この場合
において、共重合体はメトキシ停止基を有し、不活性化
される停止機能がカリウムアルコラートである場合に
は、それぞれカリウムの沃化塩又はカリウムの硫酸塩が
形成される。
Further, inactivation of the termination function can be carried out by using methyl iodide or methyl sulfate. In this case, the copolymer has a methoxy terminating group, and when the inactivating terminating function is potassium alcoholate, potassium iodide or potassium sulphate is formed, respectively.

【0038】本発明の共重合体の特性はイオン伝導を伴
う材料を製造するために特に共重合体を有用にする。高
い分子量は、前述したように、一方で機械的特性に有利
な効果を有し、他方で電気化学的な特性に有利な効果を
有する。更に、不飽和機能の統計的分布は、これらの機
能が架橋のために使用される場合には均質な架橋を得る
ことを可能にする。これらの機能が共重合体にイオン基
をグラフト化するために使用される場合には、グラフト
化されたイオン基の統計的な分布は、イオンを通過させ
る特性の生成を妨げることを可能にする。
The properties of the copolymers of the present invention make them particularly useful for making materials with ionic conduction. A high molecular weight, as mentioned above, has a beneficial effect on the mechanical properties on the one hand and on the other hand on the electrochemical properties. Furthermore, the statistical distribution of unsaturated functions makes it possible to obtain homogeneous crosslinks if these functions are used for the crosslinks. When these functions are used to graft ionic groups onto the copolymer, the statistical distribution of the grafted ionic groups makes it possible to prevent the generation of properties that allow ions to pass through. .

【0039】イオン伝導材料を製造するために、少なく
とも70モル%の酸化エチレン単位、少なくとも1個の
飽和オキシランから誘導される約2〜30モル%の単位
及び少なくとも1個不飽和オキシランから誘導される約
0.05〜10モル%の単位を含む共重合体を使用する
ことができる。
To produce the ion-conducting material, it is derived from at least 70 mol% ethylene oxide units, from about 2 to 30 mol% units derived from at least one saturated oxirane and from at least one unsaturated oxirane. Copolymers containing from about 0.05 to 10 mol% units can be used.

【0040】この材料が溶媒を用いないで、又は少量の
溶媒(10重量%未満)を用いて使用される場合には、
不飽和オキシランから誘導される単位における含有量は
0.05〜1モル%の範囲にあることが好ましい。この
材料が溶媒によって膨張している状態で使用される場合
には、不飽和オキシランから誘導される単位の含有量は
10モル%まで達することができる。
If this material is used without solvent or with small amounts of solvent (less than 10% by weight),
The content in the unit derived from unsaturated oxirane is preferably in the range of 0.05 to 1 mol%. If this material is used in the solvent swollen state, the content of units derived from unsaturated oxiranes can reach up to 10 mol%.

【0041】不飽和オキシランから誘導された単位が、
共重合体にイオン基をグラフト化するために使用される
予定である場合には、これらの含有量は3〜5モル%の
範囲にあることが好ましい。
Units derived from unsaturated oxiranes are
If used to graft ionic groups onto the copolymer, their content is preferably in the range 3 to 5 mol%.

【0042】具体例によれば、本発明に従ったイオン伝
導材料は、本発明に従った共重合体を溶液中で容易に解
離することができる1個のイオン化合物を本質的に含
む。架橋する前の共重合体又は架橋した重合体に導入さ
れるイオン化合物は、冒頭で述べた伝導固体重合体の材
料に通常使用されているイオン化合物の中から選ばれ
る。
According to a particular embodiment, the ion-conducting material according to the invention essentially comprises one ionic compound capable of easily dissociating the copolymer according to the invention in solution. The ionic compound introduced into the copolymer or the crosslinked polymer before crosslinking is selected from the ionic compounds usually used for the material of the conductive solid polymer mentioned at the beginning.

【0043】実施例によると、これらのイオン化合物と
してはイオン化合物(1/aA)+- 〔式中、Aa+
プロトン、金属陽イオン、アンモニウムの有機陽イオ
ン、アミジニウム又はグアニジニウム型、aは陽イオン
の原子価を示し、Y- は電子電荷が除かれた陰イオン、
例えばBr- 、ClO4 - 、AsF6 - 、RfS
3 -、(RfSO2 2 - 、(RfSO2
3 - 、C6 H(6−X)、(COCCF3 SO2 2
- )x 又はC6 H(6−x)(SO2 (CF3
2 2 C−- )を示し、Rfとしてはペルフルオロア
ルキル基又はペルフルオロアリル基(式中1≦x≦4で
ある)などが挙げられる。
[0043] According to an embodiment, ionic compounds These ionic compounds (1 / aA) + Y - wherein, A a + is a proton, a metal cation, organic cations of ammonium, amidinium or guanidinium type, a is Indicates the valence of a cation, Y is an anion from which electronic charge is removed,
For example, Br , ClO 4 , AsF 6 , RfS
O 3 -, (RfSO 2) 2 N -, (RfSO 2)
3 C -, C 6 H ( 6-X), (COCCF 3 SO 2) 2
C -) x or C 6 H (6-x) (SO 2 (CF 3 S
O 2) 2 C- -) indicates a perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl allyl group (1 ≦ x ≦ 4 in the formula is as Rf), and the like.

【0044】好ましいイオン化合物としては、リチウム
塩、より好ましくは(CF3 SO22 - Li+ 、C
3 SO3 - Li+ 、化合物C6 (6x)−〔CO(CF
3 SO2 2 - Li+ x (式中、xは1〜4の範囲
にあり、好ましくは、xは1又は2である)、化合物C
6 (6x)−〔SO2 (CF3 SO2 2 - Li+ x
(xは1〜4の範囲にあり、好ましくは、xは1又は2
である)などが挙げられる。これらの塩は1個の塩と又
は他の塩を混合して使用することができる。
Lithium is a preferred ionic compound.
Salt, more preferably (CF3SO2)2N-Li+, C
F3SO3 -Li+, Compound C6H(6x)-[CO (CF
3SO2)2C-Li+]x(In the formula, x is in the range of 1 to 4
And preferably x is 1 or 2), compound C
6H(6x)-[SO2(CF3SO2)2C-Li+] x
(X is in the range of 1 to 4, preferably x is 1 or 2
It is) and the like. These salts are one salt and
Can be used as a mixture with other salts.

【0045】この実施例としては、(CF3 SO2 2
- Li+ 及びCF3 SO3 - Li + 又は(CF3 SO
2 2 - Li+ 及びC6 4 −〔CO(CF3
2 2- Li+ 2 などを種々の比率で混合した塩
が挙げられるが、好ましくは20〜 40重量%の(C
3 SO2 2 - Li+ を含有することが好ましい。
イオン化合物は、フィルムの形態であることのできる共
重合体を溶媒中に選ばれた溶液に浸漬することによって
共重合体に混入することができ、その溶媒はその後に蒸
発させることができる。異なる実施例としては、イオン
化合物は共重合体及びイオン化合物の双方を含む溶液か
らフィルムを製造することによって共重合体に混入させ
ることができる。
In this embodiment, (CF3SO2)2
N-Li+And CF3SO3 -Li +Or (CF3SO
2)2N-Li+And C6HFour-[CO (CF3S
O2)2C-Li+]2Salt mixed with various ratios
However, preferably 20 to 40% by weight of (C
F3SO2)2N-Li+It is preferable to contain
The ionic compound can be in the form of a film.
By immersing the polymer in the chosen solution in a solvent
It can be incorporated into the copolymer and its solvent is then vaporized.
Can be emitted. Another example is ion
Is the compound a solution containing both the copolymer and the ionic compound?
Film into the copolymer
You can

【0046】別の具体例によれば、本発明に従ったイオ
ン伝導材料は、実質的に本発明に従った共重合体からな
り、不飽和を含むイオン化合物は、−CH2 −CHR−
O−単位と共に共架橋によってラジカル基Rでグラフト
化されている。この場合において、約3〜5モル%の−
CH2 −CHR−O−単位を含有する本発明に従った共
重合体が好ましく使用される。
According to another embodiment, the ion-conducting material according to the invention consists essentially of the copolymer according to the invention and the ionic compound containing unsaturation is --CH 2 --CHR--.
It is grafted with radicals R by co-crosslinking with O-units. In this case, about 3-5 mol%-
CH 2 -CHR-O- unit according to the present invention containing the copolymer is preferably used.

【0047】ラジカル基Rでグラフト化されることので
きる適当なイオン化合物の中から、WO93/1698
8に記載されてイオン基を有する過ハロゲン化スルトン
の誘導体としては、例えばCH2 =CH−CH2 −(C
2 2 −SO3 M’、CH 2 =CH−CH2 −O−C
F(Cy 2y+1)−CF2 SO3 M’及びCH2 =CH
−CF(Cy 2y+1)−CF2 SO3 M’(式中、0≦
y≦4、好ましくは1≦y≦3M’はプロトン、金属陽
イオン、より好ましくは1価の金属陽イオン、有機陽イ
オンを示す)などを使用することができる。金属陽イオ
ンの中でも、アルカリ金属の陽イオンが特に好ましい。
有機陽イオンの中でも、アンモニウム陽イオン、グアニ
ジウム陽イオン及びアミジニウム陽イオンなどが挙げら
れ、これらの有機陽イオンは4級化することが可能であ
る。また、〔CH2 =C(CH3)−CO−C(SO2
−CF3 2 - Li+ 、〔CH2 =C(CH3 )−C
(SO2 −CF3 2 - Li+ 、〔CH2 =CH−C
2 −CO−C(SO2 −CF3 2 - Li+ 、〔C
2 =CH−Φ−SO2 −C(SO2 −CF3 2-
Li+ 、〔CH2 =CH−CH2 −SO2 −C(SO2
−CF3 2 - Li+ 、〔CH2 =CH−SO2 −C
(SO2 −CF3 2 - Li+ 、〔CH2 =CH−Φ
−CO−C(SO2 −CF3 2 - Li+ などのビス
(トリフロロメチルスルフォニル)−メチライドの塩を
挙げることができる。
Since it is grafted with the radical group R,
WO93 / 1698 from among suitable ionic compounds
Sultone having an ionic group described in 8
Examples of the derivative of CH include CH2= CH-CH2-(C
F2)2-SO3M ', CH 2= CH-CH2-OC
F (CyF2y + 1) -CF2SO3M'and CH2= CH
-CF (CyF2y + 1) -CF2SO3M ′ (where 0 ≦
y ≦ 4, preferably 1 ≦ y ≦ 3M ′ is a proton or a metal cation.
Ions, more preferably monovalent metal cations, organic cations
On) can be used. Metal io
Of these, alkali metal cations are particularly preferable.
Among the organic cations, ammonium cation and guanine
Such as a cation and an amidinium cation.
And these organic cations can be quaternized
It Also, [CH2= C (CH3) -CO-C (SO2
-CF3)2]-Li+, [CH2= C (CH3) -C
(SO2-CF3)2]-Li+, [CH2= CH-C
H2-CO-C (SO2-CF3)2]-Li+, [C
H2= CH-Φ-SO2-C (SO2-CF3)2]-
Li+, [CH2= CH-CH2-SO2-C (SO2
-CF3)2]-Li+, [CH2= CH-SO2-C
(SO2-CF3)2]-Li+, [CH2= CH-Φ
-CO-C (SO2-CF3)2]-Li+Such as screw
(Trifluoromethylsulfonyl) -methylide salt
Can be mentioned.

【0048】更に別の具体例としては、イオン伝導材料
は、本質的にラジカル基R’がイオン基を含む−CH2
−CHR’−O−単位を含む本発明に従った共重合体か
らなることができる。イオン基は、ビス(トリフロロメ
チルスルフォニル)メチライド−C(SO2 CF3 2
M″基(式中、M″は金属陽イオン、好ましくはアルカ
リ)、又は−CH2 −O−(CF2 )q−CF(Cr
2r+1)−SO3 M型のペルフルオロスルフォニル(式
中、Mは1価の金属を示す)の中から選ぶことができ
る。
As yet another specific example, the ion-conducting material is essentially —CH 2 in which the radical group R ′ contains an ionic group.
It can consist of a copolymer according to the invention containing -CHR'-O- units. The ionic group is bis (trifluoromethylsulfonyl) methylide-C (SO 2 CF 3 ) 2
M "group (wherein, M" is a metal cation, preferably an alkali), or -CH 2 -O- (CF 2) q -CF (C r F
2r + 1 ) -SO 3 M type perfluorosulfonyl (in the formula, M represents a monovalent metal).

【0049】次に、−CH2 −CHR’−O−単位は2
個の機能を果たしている。一方は、これらの単位は高分
子鎖を溶媒化する規則性を減少させること、結果的に結
晶度を減少させる。もう一方は、これらの単位は共重合
体に陽イオン単極イオン伝導特性を与える。
Next, the --CH 2 --CHR '-O-- unit is 2
Fulfills individual functions. On the one hand, these units reduce the regularity of solvating the polymer chains and consequently the crystallinity. On the other hand, these units give the copolymer cation monopolar ionic conductivity properties.

【0050】イオン伝導材料を製造するための本発明に
従った共重合体にイオン種を導入するための上述した異
なる手段は、必要に応じて組み合わせることもできる。
The different means mentioned above for introducing ionic species into the copolymers according to the invention for producing ion-conducting materials can also be combined, if desired.

【0051】本発明の材料に種々の添加剤を加えること
によって、最終的な材料の特性を修正することができ
る。このような添加剤として、エチレンカーボネート、
プロピレンカーボネート、r−ブチロラクトン、ジメチ
ルホルムアミド、N−メチル−ピロリドン、テトラアル
キルスルファミド、分子量200〜2000の範囲にあ
るポリエチレングリコールのメチルエーテル類、及び一
般的に揮発性の低い極性分子の誘導体類などの可塑性を
与える試薬を混入することができる。これらの付加剤の
比率は全量に対して1〜90%の範囲にすることができ
る。
The properties of the final material can be modified by adding various additives to the material of the present invention. As such an additive, ethylene carbonate,
Propylene carbonate, r-butyrolactone, dimethylformamide, N-methyl-pyrrolidone, tetraalkylsulfamide, methyl ethers of polyethylene glycol having a molecular weight in the range of 200 to 2000, and derivatives of polar molecules with low volatility in general. A reagent that imparts plasticity such as can be mixed. The proportion of these additives can be in the range of 1 to 90% with respect to the total amount.

【0052】本発明のイオン伝導を有する材料は、共重
合体及びイオン化合物、又はイオン置換基を有する共重
合体からなり、特にその共重合体が少なくとも20,0
00の分子量を有する場合には、電極を分離する固体重
合体電解質及び/又は複合電極の成分として使用するこ
とができる。
The material having ionic conductivity of the present invention comprises a copolymer and an ionic compound, or a copolymer having an ionic substituent, and in particular, the copolymer is at least 20,0.
When it has a molecular weight of 00, it can be used as a component of a solid polymer electrolyte for separating electrodes and / or a composite electrode.

【0053】その結果として、本発明の目的は、電解質
が本発明に従ったイオン伝導材料を含み、及び/又は電
極の少なくとも1個がそのような材料を含む複合電極で
ある電気化学的電池を提供することにある。特別な具体
例としては、電解質が電極を分離する膜であり、この膜
は本発明に従ったイオン伝導材料からなり、例えばエチ
レンカーボネート/プロピレンカーボネート(重量比約
1/1)の混合物などの適当な溶媒を加えることによっ
て可塑化される。
Consequently, it is an object of the present invention to provide an electrochemical cell in which the electrolyte comprises an ion-conducting material according to the invention and / or at least one of the electrodes is a composite electrode comprising such a material. To provide. In a particular embodiment, the electrolyte is a membrane separating the electrodes, which membrane consists of an ion-conducting material according to the invention, for example a suitable mixture of ethylene carbonate / propylene carbonate (weight ratio about 1/1). It is plasticized by adding different solvents.

【0054】本発明のイオン伝導を有する共重合体及び
材料は、再充電することができるか否かにかかわらず、
アルカリ金属を有する電気化学的発生器として有用であ
る。この発生器は本発明に従った共重合体を含む固体重
合体電解質によって分離される陰電極及び陽電極を含
む。このような発生器において、電極は、複合形態とし
て製造される場合には、伝導性結合剤として作用する本
発明のイオン伝導材料を含むことができる。
The ionic conducting copolymers and materials of the present invention can be recharged or not rechargeable.
It is useful as an electrochemical generator having an alkali metal. This generator comprises a negative electrode and a positive electrode separated by a solid polymer electrolyte containing a copolymer according to the invention. In such a generator, the electrodes can include the ion-conducting material of the present invention which acts as a conductive binder when manufactured as a composite form.

【0055】この特別な応用として、本発明の共重合体
は、電気化学的な反応を妨げることができる数少ない種
を含むので、特に興味深い。実際、得られる高い平均分
子量は、実質的に反応性末端の数を減少し、且つ高い重
合率は残留触媒の含有量を制限する。更に、共重合体が
有することができる高い平均分子量は、共重合体と共重
合体に存在しているイオン伝導材料とに架橋がないとき
に十分な固有の機械的性質を与える。しかしながら、架
橋が必要な場合には、架橋単位の統計的分布は極めて同
一の架橋を得ることを可能にする。
For this particular application, the copolymers of the invention are of particular interest because they contain the few species capable of interfering with electrochemical reactions. In fact, the high average molecular weights obtained substantially reduce the number of reactive ends, and the high conversion limits the residual catalyst content. Moreover, the high average molecular weight that the copolymer can have gives it sufficient inherent mechanical properties when there is no cross-linking between the copolymer and the ion-conducting material present in the copolymer. However, when cross-linking is required, the statistical distribution of cross-linking units makes it possible to obtain very identical cross-links.

【0056】また、共重合体及びイオン伝導材料は電気
クロムシステム、変調光のための、及び選択的な膜又は
膜抜き取りに参照される膜の製造のためのシステムなど
の他の電気化学的システムに有用である。
The copolymers and ion-conducting materials may also be used in other electrochemical systems such as electrochromic systems, systems for modulated light, and systems for the production of selective membranes or membranes referred to as membrane extraction. Useful for.

【0057】本発明は次の実施例によって例示される
が、本発明は与えられた実施例に限定されるものではな
いと理解される。
The invention is illustrated by the following examples, but it is understood that the invention is not limited to the examples given.

【0058】次の実施例において、重合は攪拌機及び底
から反応器を空にすることを可能にする底弁を備えるこ
とを条件として2リットルの容量を有するステンレスス
チールパール(Parr(レジストレーションナンバ
ー))反応器中で行った。移動の全ての操作は酸素を除
いた極めて乾燥したアルゴン又窒素を用いることによっ
て不活性雰囲気下で行った。
In the following example, the polymerization was carried out on a stainless steel pearl (Parr (registration number)) with a capacity of 2 liters, provided that it was equipped with a stirrer and a bottom valve allowing the reactor to be emptied from the bottom. ) Performed in reactor. All transfer operations were carried out under an inert atmosphere by using very dry argon or nitrogen without oxygen.

【0059】各実施例においては、試薬を反応器に導入
する前に開始剤溶液を用いて反応器を洗い、更に開始剤
溶液を除去して反応器を乾燥した。
In each example, the reactor was washed with the initiator solution before introducing the reagent into the reactor, and the initiator solution was removed and the reactor was dried.

【0060】これらに含まれる水の含有量が100pp
m未満(この値はカール−フィッシャ−法によって確か
めることができる)になるように、酸化エチレンを蒸留
し、使用する溶媒やモノマーを反応器に導入する前に分
子篩で乾燥した。
The content of water contained in these is 100 pp
Ethylene oxide was distilled so that it was less than m (this value can be ascertained by the Karl-Fisher method) and dried over a molecular sieve before introducing the solvent and monomers used into the reactor.

【0061】[0061]

【実施例】実施例1 水及び不純物の痕跡を除去し、250mlのトルエン、
10-3モルのtert−ブタノレートカリウム及び3m
lのTHFを含む反応器に、83.9gの酸化エチレ
ン、10gのメチルグリシジルエーテル及び5.1gの
アリルグリシジルエーテルを導入した。反応器の温度が
120℃に上昇し、22.5時間その温度を維持した。
10.3×105 Paから1×105 Paに圧力の減少
が観察された。その後、温度を70℃に低下させ、アル
ドリッチ株式会社で市販されている3−tert−ブチ
ル−4−ヒドロキシ−5−メチル−フェニルの硫酸物1
00mgを加えた。この生成物は重合体に対して安定剤
及び酸化防止剤として使用されている。次に、反応器を
少量のトルエンで洗浄し、溶媒を蒸留した後、100%
の収率に相当する93gの共重合体を回収した。この共
重合体のDSC分析は融点Tf30℃及びガラス転移温
度Tg−64℃を示した。数平均分子量はSEC(ster
ic exclusion chromatography )によって決定され、約
105,000で多分子性指標(polymolecularity in
dex )が1.7であった。
EXAMPLES Example 1 Water and traces of impurities were removed and 250 ml of toluene,
10 -3 mol potassium tert-butanolate and 3 m
83.9 g of ethylene oxide, 10 g of methyl glycidyl ether and 5.1 g of allyl glycidyl ether were introduced into a reactor containing 1 l of THF. The temperature of the reactor rose to 120 ° C and was maintained for 22.5 hours.
A decrease in pressure was observed from 10.3 × 10 5 Pa to 1 × 10 5 Pa. Then, the temperature was lowered to 70 ° C., and 3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methyl-phenyl sulfate 1 commercially available from Aldrich Co., Ltd.
00 mg was added. This product is used as a stabilizer and antioxidant for polymers. Next, after washing the reactor with a small amount of toluene and distilling the solvent, 100%
93 g of the copolymer corresponding to the above yield was recovered. DSC analysis of this copolymer showed a melting point Tf of 30 ° C and a glass transition temperature Tg-64 ° C. The number average molecular weight is SEC (ster
It is determined by ic exclusion chromatography, and it is about 105,000.
dex) was 1.7.

【0062】実施例2 水及び不純物の痕跡を除去し、115mlのトルエン、
2.10-3モルのtert−ブタノレートカリウム及び
6mlのTHFを含む反応器に、87.2gの酸化エチ
レン、9.8gのメチルグリシジルエーテル及び5gの
アリルグリシジルエーテルを室温下で導入した。反応器
の温度が120℃に上昇し、22時間その温度を維持し
た。10.3×10-5Paから1.4×10-5Paと圧
力の減少が顕著であった。その後、3−tert−ブチ
ル−4−ヒドロキシ−5−メチル−フェニルの硫酸物1
00mgを加えた。溶媒を蒸留した後、収率85%で共
重合体を回収した。回収率の損失の実質的な部分は共重
合体の少量が反応器の壁に粘着して残留していたという
事実による。この共重合体のDSC分析は融点Tf30
℃及びガラス転移温度Tg−61℃を示した。数平均分
子量はSEC(steric exclusion chromatography )に
よって決定され、約80,000で多分子性指標(pol
ymolecularity index )が1.9であった。
Example 2 Water and traces of impurities were removed, 115 ml of toluene,
87.2 g of ethylene oxide, 9.8 g of methyl glycidyl ether and 5 g of allyl glycidyl ether were introduced at room temperature into a reactor containing 2.10 -3 mol of potassium tert-butanolate and 6 ml of THF. The reactor temperature rose to 120 ° C and was maintained at that temperature for 22 hours. The pressure was remarkably reduced from 10.3 × 10 −5 Pa to 1.4 × 10 −5 Pa. Then, 3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methyl-phenyl sulfate 1
00 mg was added. After distilling the solvent, the copolymer was recovered with a yield of 85%. A substantial portion of the recovery loss is due to the fact that a small amount of the copolymer remained stuck to the reactor walls. DSC analysis of this copolymer shows melting point Tf30
And a glass transition temperature Tg-61 ° C. The number average molecular weight is determined by SEC (steric exclusion chromatography), and is about 80,000.
The ymolecularity index) was 1.9.

【0063】実施例3 水及び不純物の痕跡を除去した反応器に、250mlの
トルエン、10-3モルのt−ブタノレートカリウム及び
3mlのTHFを加えた。反応器の温度が110℃に上
昇し、その後、90.2gの酸化エチレン、8.4gの
メチルグリシジルエーテル及び1.9gのアリルグリシ
ジルエーテルをビュレットを用いて圧力下で加えた。反
応器の温度が120℃に上昇し、22時間その温度を維
持した。その間に、圧力が7.7×10-5Paから2.
6×10-5Paと顕著に減少した。その後、反応器の含
有物を100mgの3−tert−ブチル−4−ヒドロ
キシ−5−メチル−フェニル硫酸物を含むガラスフラス
コにアルゴン雰囲気下で注入した。94.4gの共重合
体を溶媒を蒸留したした後に回収し、反応器から抽出さ
れない共重合体を考慮しないで、共重合体の収率は94
%に相当していた。この共重合体のDSC分析は融点T
f33℃及びガラス転移温度Tg−59℃を示した。数
平均分子量はSECによって決定され、約110,00
0で多分子性指標が2.2であった。
Example 3 To a reactor free of traces of water and impurities, 250 ml of toluene, 10 -3 mol potassium t-butanolate and 3 ml THF were added. The temperature of the reactor rose to 110 ° C., after which 90.2 g of ethylene oxide, 8.4 g of methyl glycidyl ether and 1.9 g of allyl glycidyl ether were added under pressure using a buret. The reactor temperature rose to 120 ° C and was maintained at that temperature for 22 hours. Meanwhile, the pressure was changed from 7.7 × 10 −5 Pa to 2.
It was significantly reduced to 6 × 10 −5 Pa. The contents of the reactor were then poured into a glass flask containing 100 mg of 3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methyl-phenylsulfate under an atmosphere of argon. 94.4 g of the copolymer was recovered after distilling the solvent and the yield of the copolymer was 94 without considering the copolymer not extracted from the reactor.
It was equivalent to%. DSC analysis of this copolymer shows a melting point T
f33 ° C and glass transition temperature Tg-59 ° C were shown. The number average molecular weight is determined by SEC and is about 110,00.
At 0, the multi-molecularity index was 2.2.

【0064】実施例4 実施例3に従って製造された材料を用いて、60℃で作
用するリチウム電池と複合TiS2 陰極とを製造した。
30/1のO/Li比率でアセトニトリルに溶解したベ
ンゾイルペルオキシド及びリチウムビス(トリフロロス
ルフォニル)イミド(TFSI)の2重量%に、共重合
体を溶解することによって重合体電解質を製造した。そ
の後、その溶液を25μmの厚さを有するフィルムの形
態に注入し、そのフィルムを真空下90℃で乾燥した。
同様に、容量が3Cb/cm2 となるように、幾つかの
共重合体及びTiS2を5重量%に近い率でシャウイニ
ガンブラック(Shawinigan black) を利用した溶媒方法
によってニッケル上に複合電極を製造した。電池に真空
下85℃でフィルムを逐次プレスすることによって22
μmのリチウム陽極を取り付け、しかる後その電池を6
0℃で循環した。注目すべきは、6時間の放電率(C/
6)及び利用率を損なわないで充電率(C/12)で1
50サイクル以上が行われている間、電池の利用率は8
5%以上を維持したことである。この試験によって高い
分子量を有する本発明の共重合体の電気化学的安定性を
確認することができた。
Example 4 A lithium battery operating at 60 ° C. and a composite TiS 2 cathode were prepared using the material prepared according to Example 3.
A polymer electrolyte was prepared by dissolving the copolymer in 2% by weight of benzoyl peroxide and lithium bis (trifluorosulphonyl) imide (TFSI) dissolved in acetonitrile at an O / Li ratio of 30/1. Then the solution was poured into the form of a film having a thickness of 25 μm and the film was dried under vacuum at 90 ° C.
Similarly, some copolymers and TiS 2 were mixed at a rate of close to 5% by weight to a composite electrode on nickel by a solvent method using Shawinigan black so that the capacity was 3 Cb / cm 2. Was manufactured. 22 by sequentially pressing the film into the battery under vacuum at 85 ° C
Attach a lithium anode of μm, and then replace the battery with 6
Circulated at 0 ° C. It should be noted that the discharge rate (C /
6) and the charge rate (C / 12) is 1 without impairing the usage rate
The battery utilization rate is 8 during 50 cycles or more.
That is, it has been maintained at 5% or more. By this test, it was possible to confirm the electrochemical stability of the copolymer of the present invention having a high molecular weight.

【0065】実施例5 反応器に100mlのTHF、0.1gのブタノレート
カリウム、80gの酸化エチレン(OE)及び9gのア
リルグリシルエーテル(AGE)を導入した。これはO
E/AGE比率の22に相当する。反応器の温度が12
0℃に上昇し、6時間その温度を維持し、その間圧力は
7×105 から1.3×105 に減少した。反応の最後
に、反応器にメタノールを導入することによって反応混
合物を不活性化させ、次に若干量の3−tert−ブチ
ル−4−ヒドロキシ−5−メチル−フェニル硫酸物を加
えた。87gの共重合体を回収し、その後アニオ(An
io)22と呼ばれるが、略定量収量に相当している。
この共重合体の特性は、次に示すように、Mp=12
0,000g;多分子性指標I=Mp/Mn=1.9;
Tg=−62℃;Tf=35.6℃;結晶度x=0.3
7である。共重合体アニオ(Anio)22における2
個のAGE単位間のOE単位の数は、共重合体鎖にAG
E単位の規則的な分布があると仮定した場合、すなわち
2個のAGE単位間に22個のOE単位を次に方法で評
価した。このことは、OE/AGE共重合体の融解温度
がn単位OEが2個のAGE単位間に見い出され、実質
的にポリエチレングリコール(PEG)の融解温度と同
一であり、その平均分子量Mpは実質的に配列−(O
E)−n−、言い換えればMp=n×44と同一である
と仮定される。次に、異なる分子量を有するPEGの複
数の融解温度が決定され、かつ曲線TfがMpの機能と
して作製された。図1は溶融温度Tfの変化を示し、平
均分子量の機能として℃で表され、PEG(黒色三角
形)としてグラムで表れる。PEGの融解温度は、8,
000gに近い重量に対して65℃に達する鎖の長さと
共に急速に増加する。更に、この曲線によれば、PEG
の融解温度は35℃に近く、PEGは約1,000gの
平均分子量を有するが、これは約22OE単位に相当す
る。
Example 5 100 ml of THF, 0.1 g of potassium butanolate, 80 g of ethylene oxide (OE) and 9 g of allyl glycyl ether (AGE) were introduced into the reactor. This is O
This corresponds to an E / AGE ratio of 22. Reactor temperature is 12
The temperature rose to 0 ° C. and was maintained at that temperature for 6 hours, during which the pressure decreased from 7 × 10 5 to 1.3 × 10 5 . At the end of the reaction, the reaction mixture was deactivated by introducing methanol into the reactor, then some 3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methyl-phenylsulfate was added. 87 g of the copolymer was recovered and then anio (An
io) 22, which corresponds to a substantially quantitative yield.
The characteristics of this copolymer are as follows: Mp = 12
10,000 g; Multimolecular index I = Mp / Mn = 1.9;
Tg = −62 ° C .; Tf = 35.6 ° C .; Crystallinity x = 0.3
7 2 in the copolymer Anio 22
The number of OE units between individual AGE units is
Assuming that there is a regular distribution of E units, ie 22 OE units between 2 AGE units were then evaluated by the method. This means that the melting temperature of the OE / AGE copolymer was found to be between n units OE and two AGE units, and was substantially the same as the melting temperature of polyethylene glycol (PEG), and its average molecular weight Mp was substantially the same. Array- (O
E) -n-, in other words assumed to be the same as Mp = nx44. Next, multiple melting temperatures of PEG with different molecular weights were determined and a curve Tf was generated as a function of Mp. FIG. 1 shows the change in melting temperature Tf, expressed in degrees Celsius as a function of average molecular weight and in grams as PEG (black triangle). The melting temperature of PEG is 8,
It increases rapidly with chain length reaching 65 ° C. for weights approaching 000 g. Furthermore, according to this curve, PEG
Has a melting temperature near 35 ° C. and PEG has an average molecular weight of about 1,000 g, which corresponds to about 22 OE units.

【0066】モル率OE/AGEがそれぞれ23,34
及び45(共重合体としてそれぞれAnio23,An
io34,及びAnio45)であるモノマー量を用い
ることによって得られる共重合体から3個の類似測定を
行った。各共重合体の融解温度が決定され、かつ図1
(白い四角)に曲線として示した。共重合体Anion
の融解温度が実質的にn×44に等しい分子量を有する
PEGの融解温度と実質的に同一であるということが確
認された。このようにこれらの試験によって、本発明に
従った重合方法によって得られた共重合体OE/AGE
におけるモノマー単位の規則性ある分布を確認すること
ができた。
The molar ratios OE / AGE are 23 and 34, respectively.
And 45 (as the copolymer, Anio23 and An, respectively)
Three similar measurements were made from the copolymer obtained by using monomer amounts of io34, and Anio45). The melting temperature of each copolymer was determined, and FIG.
It is shown as a curve in (white square). Copolymer Anio n
It was confirmed that the melting temperature of PEG was substantially the same as the melting temperature of PEG having a molecular weight substantially equal to n × 44. Thus, these tests show that the copolymer OE / AGE obtained by the polymerization process according to the invention
It was possible to confirm a regular distribution of the monomer units in.

【0067】実施例6 実施例4の共重合体Anio22をその共重合体に関して
2重量%のベンゾイルペルオキシドの存在下で70℃で
架橋した。得られた架橋網状構造は融解温度Tf=28
℃、及び結晶度の割合x=0.20を有する。多くの電
極を共重合体Anio22から出発するフィルムの形態に
製造した。共重合体Anio22、リチウムのトリフルオ
ロスルフォニルイミド(TFSI)及びベンゾイルペル
オキシドをアセトニトリルに溶解した溶液をTFSI含
有量を変えながら製造し、各溶液を支持体に注入した。
溶媒を蒸発させた後、得られた共重合体の各フィルムを
加熱によって架橋し、7日間真空状態を維持し、次いで
グローブボックスに保存した。伝導性は20〜84℃間
の異なる温度で決定された。
Example 6 The copolymer Anio 22 of Example 4 was crosslinked at 70 ° C. in the presence of 2% by weight of benzoyl peroxide with respect to the copolymer. The obtained crosslinked network has a melting temperature Tf = 28.
C, and a percentage of crystallinity x = 0.20. Many electrodes were produced in the form of films starting from the copolymer Anio 22 . A solution of copolymer Anio 22 , lithium trifluorosulfonylimide (TFSI) and benzoyl peroxide dissolved in acetonitrile was prepared while varying the TFSI content, and each solution was injected onto a support.
After evaporating the solvent, each film of the obtained copolymer was cross-linked by heating, maintained in a vacuum state for 7 days, and then stored in a glove box. The conductivity was determined at different temperatures between 20 and 84 ° C.

【0068】図2は異なる電解質に対して℃で表される
温度の機能として、Ω-1cm-1で表される伝導度σの変
化を示す。最良のイオン伝導を有する参照重合体として
通常考えられているように、白い円は共重合体Anio
22及びO/Li率=14であるTFSI塩からなる電解
質に相当し、黒い円は共重合体Anio22及びO/Li
率=16.7であるTFSI塩からなる電解質に相当
し、白い△はポリ(オキシエチレン)の分子量が5×1
6 g/モルであり、かつTFSI塩含有量がO/Li
率=8である。本発明の電解質から得られる伝導性は、
広い温度範囲で調べた範囲内で、参照錯体ポリ(オキシ
エチレン)から得られる顕著な伝導性より高い。
FIG. 2 shows the change in conductivity σ expressed in Ω -1 cm -1 as a function of temperature expressed in ° C for different electrolytes. The white circles represent the copolymer Anio, as is usually considered as the reference polymer with the best ionic conductivity.
22 and an electrolyte consisting of a TFSI salt with an O / Li ratio = 14, the black circles being the copolymers Anio 22 and O / Li.
Corresponding to an electrolyte composed of TFSI salt with a ratio of 16.7, the white Δ indicates the molecular weight of poly (oxyethylene) is 5 × 1.
0 6 g / mol and TFSI salt content of O / Li
Rate = 8. The conductivity obtained from the electrolyte of the present invention is
Within the range investigated over a wide temperature range, it is higher than the remarkable conductivity obtained from the reference complex poly (oxyethylene).

【0069】DSC分析によって、電解質の完全なアモ
ルファス構造であることが確かめられた。次の表1か
ら、原子比O/Liによって示されるように、異なる塩
濃度に対して種々のガラス転移温度Tg(℃)が得ら
れ、また本発明に従った共重合体から製造される電解質
のガラス転移温度が塩濃度に伴ってゆっくり増加するこ
とが確認された。
DSC analysis confirmed the complete amorphous structure of the electrolyte. From Table 1 below, various glass transition temperatures Tg (° C.) were obtained for different salt concentrations, as indicated by the atomic ratio O / Li, and electrolytes prepared from the copolymers according to the invention. It was confirmed that the glass transition temperature of the spores increased slowly with the salt concentration.

【0070】[0070]

【表1】 [Table 1]

【0071】電解質の網状構造であるAnio22/Li
TFSIの電気化学的安定性の範囲は、81℃でカリウ
ムマイクロ−電極に循環電解電量計によって確率され
た。得られたボルト−アンペアグラム(volt- amperog
rams)は、約OVvsリチウムでシャープなピークの形
態に、リチウム析出層を示す。戻し湾曲(A retun swee
p )は白金及びリチウム間で形成された、合金及び金属
間化合物の再酸化を示す。共重合体の酸化又は還元から
ピークが生じないことから、調査した能力範囲、即ち0
〜+3.9VvsLi/Li+の範囲にあることが明白
である。
Anio 22 / Li having a reticulated structure of the electrolyte
The range of TFSI electrochemical stability was established by circulating coulometry on a potassium micro-electrode at 81 ° C. The obtained volt-amperog
rams) shows a lithium deposition layer in the form of a sharp peak at about OV vs lithium. A retun swee
p) indicates the reoxidation of alloys and intermetallics formed between platinum and lithium. Since no peaks result from the oxidation or reduction of the copolymer, the range of capabilities investigated, namely 0
It is clearly in the range of +3.9 VvsLi / Li +.

【0072】熱重量分析は電解質が240℃になるまで
安定であり、この温度は電解質が全ての固体リチウム電
池に使用されてた場合であっても、リチウムの溶解が1
80℃ですでに起こるので、十分な高さであることを示
す。
Thermogravimetric analysis is stable until the electrolyte reaches 240 ° C., at which temperature the dissolution of lithium is 1 even when the electrolyte is used in all solid state lithium batteries.
It already occurs at 80 ° C., indicating that it is of sufficient height.

【0073】実施例7 150mlのTHF、0.12gのカリウムt−ブタノ
レート、89gの酸化エチレン(OE)、9.8gのエ
ポキシヘキセン及び上記化化4で表される8.4gのエ
ポキシド(式中、R’はCH2 −O−CF2 −CF2
SO3 −K基を示す)を反応器に投入した。反応器の温
度が110℃に上昇し、その温度を12時間維持した。
次いで、反応混合物を反応器にメタノールを導入するこ
とによって不活性化し、ヘキサン中に沈殿物を形成し、
電気泳動的機能を有する103gの重合体を得ることが
可能となる。その収率は96%に近い。
Example 7 150 ml of THF, 0.12 g of potassium t-butanolate, 89 g of ethylene oxide (OE), 9.8 g of epoxyhexene and 8.4 g of the epoxide represented by the above formula (4) , R ′ is CH 2 —O—CF 2 —CF 2
SO 3 shows the -K group) was charged to the reactor. The reactor temperature rose to 110 ° C. and was maintained for 12 hours.
The reaction mixture is then inactivated by introducing methanol into the reactor, forming a precipitate in hexane,
It is possible to obtain 103 g of a polymer having an electrophoretic function. The yield is close to 96%.

【0074】THFに沈殿物を溶解することによって得
られる溶液をCES10nmの2個のカラムでCES分
析したところ、反応することができなっかた。上記化4
で表されるイオンモノマーの残留物を検知することがで
きなかった。
The solution obtained by dissolving the precipitate in THF was subjected to CES analysis with two columns of CES 10 nm, and it was impossible to react. Above 4
It was not possible to detect the residue of the ionic monomer represented by.

【0075】架橋膜を溶媒中で共重合体の溶液にベンゾ
イルペルオキシドを1重量%(重合体に対して)を加
え、次いで2時間80℃で加熱することによって製造し
た。得られた膜の伝導率は、37℃で10-5S.cm-1
及び77℃で10-4S.cm-1である。
Crosslinked membranes were prepared by adding 1% by weight of benzoyl peroxide (based on polymer) to a solution of the copolymer in a solvent and then heating at 80 ° C. for 2 hours. The conductivity of the obtained film was 10 −5 S.C. at 37 ° C. cm -1
And 10 -4 S.C. at 77.degree . cm -1 .

【0076】DSCによる分析は融点が24℃を示し、
かつガラス転移温度が−55℃を示した。架橋膜のサン
プルをアセトニトリルに溶解した(CF3 SO2 2
Liの溶液に3回膨潤させて、陽イオンK+ を陽イオン
Li+ と交換した。その後、膜をろ過ルツボ上に移し、
ろ過によってアセトニトリルの溶液を除去した。次い
で、膜を50mlのアセトニトリルで3回洗浄して、遊
離塩の僅かな痕跡を除去し、更にこの膜を注意深く乾燥
した。この膜の伝導率は45℃で10-5S.cm-1かつ
95℃で10-4S.cm-1であった。この膜の融点は2
5℃であり、かつそのガラス転移温度は−57℃であっ
た。
Analysis by DSC shows a melting point of 24 ° C.
The glass transition temperature was -55 ° C. A sample of the crosslinked film was dissolved in acetonitrile (CF 3 SO 2 ) 2 N
The solution of Li was swollen three times to exchange the cation K + with the cation Li + . Then, transfer the membrane onto the filtration crucible,
The solution of acetonitrile was removed by filtration. The membrane was then washed 3 times with 50 ml of acetonitrile to remove slight traces of free salts and the membrane was carefully dried. The conductivity of this film is 10 -5 S.C. at 45 ° C. cm -1 and 10 -4 S.C. at 95 ° C. It was cm -1 . The melting point of this film is 2
It was 5 ° C, and its glass transition temperature was -57 ° C.

【0077】実施例8 イオン伝導単極電解質を二重アリル結合(CH2 =CH
−CH2 −O−CF2−CF2 −SO3 Li)を有する
電気泳動性化合物を用いて実施例4に従って製造される
共重合体アニオ(Anio)22を共架橋することによっ
て製造した。架橋は70℃で3時間2重量%ベンゾイル
ペルオキシドの存在下で行った。加えた電気泳動性化合
物の量はO/Li率の15に相当する。架橋膜を洗浄し
た後の溶媒を分析したところ、約90%の塩が網状構造
に混入されていた。そのため網状構造における、O/L
i比率は17である。DSA分析は19℃で融点ピーク
及び−58℃のガラス転移温度を示す。電解質は33℃
で10-5S.cm-1及び70℃で10-4S.cm-1の伝
導度に達する。その後、膜をプロピレンカーボネート及
びエチレンカーボネートの2/1モル比における混合物
を30重量%で混入することによって膨潤した。次い
で、伝導度は20℃で5.10-5S.cm-1及び60℃
で10-3S.cm-1に達していた。
Example 8 An ion-conducting monopolar electrolyte was mixed with a double allyl bond (CH 2 = CH).
It was prepared by co-crosslinking the copolymer Anio 22 prepared according to Example 4 with an electrophoretic compound having —CH 2 —O—CF 2 —CF 2 —SO 3 Li). Crosslinking was carried out at 70 ° C. for 3 hours in the presence of 2% by weight benzoyl peroxide. The amount of electrophoretic compound added corresponds to an O / Li ratio of 15. Analysis of the solvent after washing the crosslinked film revealed that about 90% of the salt was mixed in the network structure. Therefore, O / L in the network structure
The i ratio is 17. DSA analysis shows a melting point peak at 19 ° C and a glass transition temperature of -58 ° C. Electrolyte 33 ° C
At 10 -5 S. cm −1 and 10 −4 S.C. at 70 ° C. A conductivity of cm -1 is reached. The membrane was then swollen by incorporating 30% by weight of a mixture of propylene carbonate and ethylene carbonate in a 2/1 molar ratio. Then the conductivity was 5.10 −5 S.C. at 20 ° C. cm -1 and 60 ° C
At 10 -3 S. It had reached cm -1 .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

本発明は次の図面によって限定されるものではなく例示
である。
The present invention is illustrative rather than limiting by the following figures.

【図1】図1はPEG、Anio23、Anio34及びA
nio45の平均分子量の機能として融点の変化を示す曲
線である。
FIG. 1 shows PEG, Anio 23 , Anio 34 and A.
It is a curve showing the change in melting point as a function of the average molecular weight of nio 45.

【図2】図2は異なる電解質の温度機能として伝導性σ
の変化を示す。
FIG. 2 shows conductivity σ as a function of temperature for different electrolytes.
Shows the change of.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−イブ サンシェ フランス国 38330 サン−イスミエ シ ュマン ド シャルトリューズ 781 ル シャブー (72)発明者 ファニー アロワ フランス国 38100 グルノーブル アブ ニュ ジャンヌ ダルク 77セ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Jean-Eve Saint-Cheer 38330 Saint-Ismier Simét Chartreuse 781 Le Chabou (72) Inventor Fanny Arois France 38100 Grenoble Abne Jeanne d'Arc 77

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化エチレン、−O−CH2 −CHR−
単位(式中、Rは反応機能を有する置換基であり、この
置換基は遊離基プロセスによって架橋可能であり、Rは
ある単位と他の単位とが異なることができる)、及び
必要に応じて−O−CH2 −CHR' 単位(式中、R'
は遊離基プロセスによって架橋可能である非反応機能を
含む置換基であり、R' はある単位と他の単位とが異な
ることができる)などを含む鎖を有する共重合体であっ
て、 該共重合体が優れた重分子量率指標I=Mp/Mn及び
異なるモノマー単位の統計的分布を有することを特徴と
する共重合体。
1. Ethylene oxide, —O—CH 2 —CHR—
A unit, where R is a substituent having a reactive function, which substituent is crosslinkable by a free radical process, and R may differ from one unit to another;
Optionally -O-CH 2 -CHR 'units (wherein, R'
Is a substituent containing a non-reactive function which is cross-linkable by free radical process, R 'may be the units and other units that are different) a copolymer with a chain, including, co A copolymer characterized in that the polymer has an excellent heavy molecular weight index I = Mp / Mn and a statistical distribution of different monomer units.
【請求項2】 数平均分子量(Mn)が20,000又
はそれ以上であり、より好ましくは100,000又は
それ以上であることを特徴とする請求項1記載の共重合
体。
2. The copolymer according to claim 1, which has a number average molecular weight (Mn) of 20,000 or more, more preferably 100,000 or more.
【請求項3】 重分子量率指標が2.2又はそれ以下で
あることを特徴とする請求項1記載の共重合体。
3. The copolymer according to claim 1, which has a heavy molecular weight ratio index of 2.2 or less.
【請求項4】 置換基Rが一般式(CH2 =CH−(C
2 )q−(O−CH2 )p(式中、1≦q≦6、且つ
p=0又は1である)、又は一般式(CH3−(C
2 )y−CH=CH−(CH2 )x−(OCH2 )p
(式中、0≦x+y≦5、且つp=0又は1である)を
有する基であることを特徴とする請求項1記載の共重合
体。
4. The substituent R has the general formula (CH 2 ═CH— (C
H 2 ) q- (O-CH 2 ) p (wherein 1 ≦ q ≦ 6 and p = 0 or 1), or the general formula (CH 3 — (C
H 2) y-CH = CH- (CH 2) x- (OCH 2) p
The copolymer according to claim 1, which is a group having (in the formula, 0 ≦ x + y ≦ 5 and p = 0 or 1).
【請求項5】 R' 基がアルキル基、好ましくは1〜1
6の炭素原子を有するアルキル基;−(CH2 )n −O
−((CH2 )m −O)p−CH3 基(式中、0≦n≦
4、1≦m≦4、且つ0≦p≦20である)などのアル
コキシ基;アルキル(ペルフルオロアルキル スルフォ
ネート)エーテル基;陰電荷がビス(トリフルオロメチ
ルスルフォニル) メチライド カルバニオン−C(S
2 CF3 2 M″(式中、M″は金属陽イオン、特に
アルカリ金属の陽イオンのような一価の陽イオンであ
る)によって生じる電気泳動機能を取り込んだ基から選
ばれることを特徴とする請求項1記載の共重合体。
Wherein R 'group is an alkyl group, preferably 1 to 1
Alkyl group having 6 carbon atoms ;-( CH 2) n -O
- ((CH 2) m -O ) p-CH 3 group (wherein, 0 ≦ n ≦
4, 1 ≦ m ≦ 4, and 0 ≦ p ≦ 20) and the like; an alkyl group (perfluoroalkyl sulfonate) ether group; a negative charge of bis (trifluoromethylsulfonyl) methylide carbanion-C (S
O 2 CF 3 ) 2 M ″ (wherein M ″ is a metal cation, particularly a monovalent cation such as an alkali metal cation), and is selected from a group incorporating an electrophoretic function. The copolymer according to claim 1, which is characterized in that:
【請求項6】 少なくとも70モル%の酸化エチレン単
位、約2〜30モル%の−O−CH2 −CHR' −単位
及び約0.05〜約10モル%の−O−CH 2 −CHR
−単位を含むことを特徴とする請求項1記載の共重合
体。
6. An ethylene oxide unit of at least 70 mol%.
%, About 2 to 30 mol% of —O—CH2-CHR'-Unit
And about 0.05 to about 10 mol% -O-CH. 2-CHR
-Copolymerization according to claim 1, characterized in that it comprises units.
body.
【請求項7】 酸化エチレンと1又は2以上の置換オキ
シラン(但し、少なくとも1個有する置換基Rが遊離基
プロセスによって架橋可能な機能を含む)とから共重合
体を製造するに当たり、 酸化エチレン及び置換オキシランを中性溶媒中でイオン
重合の開始剤の存在下で反応させて、使用させるモノマ
ー及び溶媒が一定の湿度及び100ppm以下の不純物
を有し、重合反応に使用される反応器が湿度及び不純物
の痕跡から遊離していることを特徴とする共重合体の製
造方法。
7. A process for producing a copolymer from ethylene oxide and one or more substituted oxiranes (provided that at least one substituent R has a function capable of being crosslinked by a free radical process), ethylene oxide and The substituted oxirane is reacted in a neutral solvent in the presence of an initiator for ionic polymerization, the monomer and solvent used have a certain humidity and impurities of 100 ppm or less, and the reactor used for the polymerization reaction is A method for producing a copolymer characterized by being free from traces of impurities.
【請求項8】 重合開始剤が金属形態、アルコラートの
形態又は錯体の形態で使用されるアルカリ金属から選ば
れることを特徴とする請求項7記載の共重合体の製造方
法。
8. The method for producing the copolymer according to claim 7, wherein the polymerization initiator is selected from alkali metals used in a metal form, an alcoholate form, or a complex form.
【請求項9】 アルカリ金属がセシウム及びカリウムか
ら選ばれることを特徴とする請求項8記載の共重合体の
製造方法。
9. The method for producing a copolymer according to claim 8, wherein the alkali metal is selected from cesium and potassium.
【請求項10】 遊離基プロセスによって架橋可能な機
能を有するオキシランが次式: 【化1】 〔式中、Rは不飽和炭素−炭素結合を含む基、又は特に
式CH2 =CH−(CH 2 )q −(O−CH2 )p (式
中、1≦q≦6、且つp=0又は1)若しくは式CH3
−(CH2 )y −CH=CH−(CH2 )x −(OCH
2 )p (式中、0≦x+y≦5、且つp=0又は1であ
る)で表れる〕を有するオキシラン類の中から選ばれる
ことを特徴とする請求項7記載の共重合体の製造方法。
10. Machine capable of crosslinking by a free radical process.
A functional oxirane is represented by the following formula:[In the formula, R is a group containing an unsaturated carbon-carbon bond, or particularly
Formula CH2= CH- (CH 2) Q- (O-CH2) P (expression
Where 1 ≦ q ≦ 6, and p = 0 or 1) or the formula CH3
-(CH2) Y-CH = CH- (CH2) X − (OCH
2) P (where 0 ≦ x + y ≦ 5 and p = 0 or 1)
Represented by
The method for producing a copolymer according to claim 7, characterized in that
【請求項11】 前記化1で表わされるオキシランがア
リルグリシジルエーテル又はエポキシヘキサンであるこ
とを特徴とする請求項10記載の共重合体の製造方法。
11. The method for producing a copolymer according to claim 10, wherein the oxirane represented by the chemical formula 1 is allyl glycidyl ether or epoxy hexane.
【請求項12】 酸化エチレンと遊離基プロセスによっ
て架橋可能な機能を有する少なくとも1個のオキシラン
との共重合が次式: 【化2】 (式中、R’は遊離基プロセスによって架橋可能な非反
応機能を含む置換基である)で表われる少なくとも1個
のオキシランの存在下で行われることを特徴とする請求
項7記載の共重合体の製造方法。
12. Copolymerization of ethylene oxide with at least one oxirane capable of cross-linking by a free radical process is represented by the formula: Copolymerization according to claim 7, characterized in that it is carried out in the presence of at least one oxirane of the formula R'wherein R'is a substituent containing a non-reactive function which is crosslinkable by free radical processes. Manufacturing method of coalescence.
【請求項13】 R’基がアルキル基、好ましくは1〜
16の炭素原子を有するアルキル基;−(CH2 )n −
O−((CH2 )m −O)p−CH3 基(式中、0≦n
≦4、1≦m≦4、且つ0≦p≦20である)などのア
ルコキシ基;アルキル(ペルフルオロアルキル スルフ
ォネート)エーテル基;陰電荷がビス(トリフルオロメ
チルスルフォニル) メチライド カルバニオン−C
(SO2CF3 2 M″(式中、M″は金属陽イオン、
特にアルカリ金属の陽イオンのような一価の陽イオンで
ある)によって生じる電気泳動機能を含む基から選ばれ
ることを特徴とする請求項12記載の共重合体の製造方
法。
13. The R ′ group is an alkyl group, preferably 1 to
Alkyl group having 16 carbon atoms ;-( CH 2) n -
O - ((CH 2) m -O) p-CH 3 group (wherein, 0 ≦ n
≦ 4, 1 ≦ m ≦ 4, and 0 ≦ p ≦ 20); an alkyl group (perfluoroalkyl sulfonate) ether group; negative charge is bis (trifluoromethylsulfonyl) methylide carbanion-C
(SO 2 CF 3 ) 2 M ″ (where M ″ is a metal cation,
13. The method for producing a copolymer according to claim 12, wherein the copolymer is selected from the group having an electrophoretic function generated by a monovalent cation such as an alkali metal cation.
【請求項14】 共重合体の末端機能を不活性化する付
加工程を含むことを特徴とする請求項7記載の共重合体
の製造方法。
14. The method for producing a copolymer according to claim 7, further comprising an addition step of inactivating the terminal function of the copolymer.
【請求項15】 酸化エチレン単位、−O−CH2 −C
HR−単位(式中、Rは遊離基プロセスによって架橋可
能な機能を含む置換基であり、Rはある単位と他の単位
とが異なることができる)、及び必要に応じて−O−C
2 −CHR ' 単位(式中、R' は遊離基プロセスによ
って架橋可能である非反応機能を含む置換基であり、R
' はある単位と他の単位とが異なることができる)を含
む共重合体であって、且つ優れた重分子量率指標I=M
p/Mn、異なるモノマー単位の統計的分布及び平均分
子量が少なくとも20,000、好ましくは少なくとも
100,000を有する共重合体を重合体型溶媒として
含むことを特徴とするイオン伝導材料。
15. An ethylene oxide unit, —O—CH2-C
HR-unit, where R is crosslinkable by a free radical process
R is a substituent containing an effective function, and R is a unit and another unit.
Can be different) and optionally -O-C
H2-CHR 'Unit (In the formula, R'Is due to the free radical process
R is a substituent containing a non-reactive function which is crosslinkable by R
'Can be different from one unit)
It is a copolymer and has an excellent heavy molecular weight index I = M.
p / Mn, statistical distribution of different monomer units and mean
At least 20,000, preferably at least
Copolymer having 100,000 as a polymer type solvent
An ion-conducting material characterized by containing.
【請求項16】 更に容易に分解することができる塩を
含むことを特徴とする請求項15記載のイオン伝導材
料。
16. The ion conductive material according to claim 15, further comprising a salt which can be easily decomposed.
【請求項17】 共重合体が−O−CH2 −CHR−単
位の置換基Rの反応性機能に対しイオン基をグラフト化
することによって転換されることを特徴とする請求項1
5記載のイオン伝導材料。
17. The copolymer according to claim 1, wherein the copolymer is converted by grafting an ionic group to the reactive function of the substituent R of the —O—CH 2 —CHR— unit.
5. The ion conductive material according to 5.
【請求項18】 共重合体が−O−CH2 −CHR’−
単位(式中、R’基はイオン基を含む)を含むことを特
徴とする請求項15記載のイオン伝導材料。
18. The copolymer is --O--CH 2 --CHR '-.
The ion-conducting material according to claim 15, wherein the ion-conducting material contains units (wherein the R'group includes an ionic group).
【請求項19】 溶媒によって膨潤されることを特徴と
する請求項15記載のイオン伝導材料。
19. The ion conductive material according to claim 15, which is swollen by a solvent.
【請求項20】 酸化エチレン、−O−CH2 −CHR
−単位(式中、Rは遊離基プロセスによって架橋可能な
機能を含む置換基であり、Rはある単位と他の単位とが
異なることができる)、及び必要に応じて−O−CH2
−CHR’−単位(式中、R’は遊離基プロセスによっ
て非架橋性機能を含む置換基であり、R' はある単位と
他の単位とが異なることができる)を含む共重合体であ
り、且つ優れた重分子量率指標I=Mp/Mn、異なる
モノマー単位の統計的分布及び平均分子量が少なくとも
20,000、好ましくは少なくとも100,000を
有する共重合体を重合体型溶媒として含むイオン伝導材
料を含む電解質;及び/又は電極の少なくとも1個がイ
オン伝導材料を含む複合電極であることを特徴とする電
気化学的電池。
20. Ethylene oxide, —O—CH 2 —CHR
A unit (wherein R is a substituent containing a function capable of cross-linking by a free radical process, R may be different from one unit to another unit), and optionally —O—CH 2
-CHR'- units (wherein, R 'is a substituent containing a non-crosslinkable functionality by free radical processes, R' is a unit with the other units may be different can) be a copolymer comprising And an excellent heavy molecular weight index I = Mp / Mn, a statistical distribution of different monomer units, and an ion conductive material containing a copolymer having a mean molecular weight of at least 20,000, preferably at least 100,000 as a polymer-type solvent. And / or at least one of the electrodes is a composite electrode comprising an ion-conducting material.
【請求項21】 固体重合体電解質によって分離された
陰電極及び陽電極を含む再充電可能な又は再充電不可能
な電気化学的な発生器であって、 酸化エチレン、−O−CH2 −CHR−単位(式中、R
は遊離基プロセスによって架橋可能な機能を含む置換基
であり、Rはある単位と他の単位とが異なることができ
る)、及び必要に応じて−O−CH2 −CHR’単位
(式中、R’は遊離基プロセスによって非架橋性機能を
含む置換基であり、R’はある単位と他の単位とが異な
ることができる)を含む共重合体であり、且つ優れた重
分子量率指標I=Mp/Mn、異なるモノマー単位の統
計的分布及び平均分子量が少なくとも20,000、好
ましくは少なくとも100,000を有する共重合体を
重合体型溶媒として含むイオン伝導材料を含む電解質;
及び/又は電極の少なくとも1個がイオン伝導材料を含
む複合電極であることを特徴とする再充電可能な又は再
充電不可能な電気化学的な発生器。
21. A rechargeable or non-rechargeable electrochemical generator comprising a negative electrode and a positive electrode separated by a solid polymer electrolyte comprising ethylene oxide, —O—CH 2 —CHR. -Unit (in the formula, R
Is a substituent containing a function capable of being crosslinked by a free radical process, R may be different from one unit to another unit, and optionally a —O—CH 2 —CHR ′ unit (in the formula, R'is a substituent containing a non-crosslinking function by a free radical process, R'is a copolymer containing one unit and another unit), and has an excellent heavy molecular weight index I = Mp / Mn, an electrolyte comprising an ion-conducting material comprising as copolymeric solvent a copolymer having a different monomer unit statistical distribution and an average molecular weight of at least 20,000, preferably at least 100,000;
And / or at least one of the electrodes is a composite electrode comprising an ion-conducting material, a rechargeable or non-rechargeable electrochemical generator.
【請求項22】 酸化エチレン、−O−CH2 −CHR
−単位(式中、Rは遊離基プロセスによって架橋可能な
機能を含む置換基であり、Rはある単位と他の単位とが
異なることができる)、及び必要に応じて−O−CH2
−CHR’単位(式中、R’は遊離基プロセスによって
非架橋性機能を含む置換基であり、R’はある単位と他
の単位とが異なることができる)を含む共重合体であ
り、且つ優れた重分子量率指標I=Mp/Mn、異なる
モノマー単位の統計的分布及び平均分子量が少なくとも
20,000、好ましくは少なくとも100,000を
有する共重合体を重合体型溶媒として含むイオン伝導材
料を、電気的クロムシステム、光変調システム、膜ピッ
クアップにおける選択性膜又は参考膜の製造のための使
用。
22. Ethylene oxide, —O—CH 2 —CHR
A unit (wherein R is a substituent containing a function capable of cross-linking by a free radical process, R may be different from one unit to another unit), and optionally —O—CH 2
A -CHR 'unit, where R'is a substituent containing a non-crosslinking function by a free radical process and R'can be different from one unit to another unit, And an ion-conducting material containing as a polymer-type solvent a copolymer having an excellent heavy molecular weight ratio index I = Mp / Mn, a statistical distribution of different monomer units and an average molecular weight of at least 20,000, preferably at least 100,000. , For the production of electrochromic systems, light modulation systems, selective or reference membranes in membrane pickups.
JP6304903A 1993-12-09 1994-12-08 Copolymer of ethylene oxide with at least one substituted oxirane having crosslinking function, its production, and its use for production of ionically conductive substance Pending JPH07206936A (en)

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